Autor

Manuel Charlo Reyes

Breve descripción 

¿Tienes en tu centro kits de robótica descatalogados, piezas sueltas o están en desuso? 

En esta propuesta de trabajo se desarrolla el pensamiento creativo y computacional. Los estudiantes deben simular una situación en un planeta desconocido y, con restos de recursos de LEGO, crear un prototipo de vehículo de reconocimiento terrestre automático, capaz de sortear obstáculos en las superficies sólidas del planeta.  

La idea apareció debido a que en el instituto de Educación Secundaria IES Puerta del Campo nos encontramos con unos kits de LEGO que llevaban años sin ser usados. De hecho, están descatalogados y les faltan piezas. Sin duda, pensamos que podría ser parecido a una situación de fabricar un vehículo de reconocimiento formado por los recursos encontrados en un planeta hipotético. 

Niveles y etapa

2º ciclo de la ESO. 

Asignatura

Tecnología y TIC. 

Temporalización

4 semanas, a dos sesiones por semana. 

Área de trabajo

• Pensamiento computacional. 
• Robótica educativa. 
• Lenguajes de programación. 
• Competencias digitales del alumnado. 

Punto de partida

No se requieren conocimientos previos, conforme se vayan presentando recursos, los estudiantes aprenderán las funciones. 

Objetivos

Como docentes, esta propuesta de trabajo permite desarrollar de manera transversal diferentes áreas y materias. Se enfoca especialmente en la asignatura de Tecnología, ya que abarca materiales, diseños, motores y mecanismos de transmisión de movimiento.

En este proyecto se trabaja con programación por bloques en un entorno parecido a Scratch y otros entornos que nos han servido para adelantar conocimientos propios de niveles y etapas superiores.  

Este proyecto supone un elemento muy motivante para que el alumnado vea cómo el aprendizaje y los conocimientos adquiridos en las asignaturas de tecnología e informática adquieren sentido para crear dispositivos tecnológicos, en lo que termina siendo para ellos una aventura creativa.  

Por tanto, los objetivos de la propuesta son: 

• Fomentar el pensamiento crítico y divergente. 
• Explorar los diferentes componentes de la robótica. 
• Programar un robot. 
• Desarrollar el trabajo en equipo y la comunicación.

Desarrollo de la propuesta

La propuesta se divide en tres fases: 

• Seleccionar las piezas encontradas e investigar sus funciones.  
• Establecer un prototipo de robot y programarlo. 
• Presentar el producto final. 

Para ello, el docente deja que el alumnado sea el protagonista y sirve de apoyo hacia dudas que surjan. Durante el proceso de desarrollo se establece una metodología completamente colaborativa, basada en proyectos donde son las alumnas y los alumnos los que marcan el ritmo.   

A partir de una demostración/pauta, el alumnado autónomamente toma decisiones para realizar las tareas.  Su motivación y preocupación para hacer que el robot consiga hacer lo que quieren es lo que les hace superar los obstáculos que se vayan encontrando.

A continuación, se detalla como propuesta un robot presentado por un grupo de alumnas. Un claro ejemplo de cómo se pueden desarrollar las habilidades STEAM en las chicas, fomentado la ruptura de la brecha de género. 

Paso 1. Seleccionar las piezas encontradas e investigar sus funciones. 

Al inicio del proyecto se realiza una charla con las alumnas participantes explicándoles los objetivos y las reglas. En este paso los estudiantes deben supervisar las piezas encontradas e investigar sus funciones. 

En cuanto a los recursos que fueron encontrados por las estudiantes en esta propuesta en el planeta desconocido son:  

• A. Dos motores con la capacidad de mover un eje completo. Para la selección de motores se establece un debate sobre el tipo de tracción que va a realizar el prototipo, no solo para bordear obstáculos sino también para pasarlos por encima. 

• B. Un sensor ultrasonido, que puede servirnos para calcular la distancia con un objeto. Se encuentran varios sensores y se deciden cuáles son los necesarios. 

• C. Otro componente que fue encontrado es un sistema de control totalmente operativo, pero sin ninguna programación, el cual debe ser reprogramado desde el principio

• D. Llantas y neumáticos que permiten desplazar al robot.

• E. Sensor ultrasónico genera ondas de sonido de alta frecuencia y lee los retardos de sus ecos para detectar y medir la distancia de objetos.

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Paso 2. Diseño del prototipo y programación. 

El objetivo es diseñar un vehículo con las piezas encontradas que sea capaz de desplazarse por un planeta remoto, donde se puede encontrar con multitud de obstáculos.  

En este momento de la propuesta se establecen rutinas de pensamientos y debates sobre posibles prototipos de robots que se pueden realizar, funciones, objetivos, incluso un nombre para el robot. 

El nombre del robot elegido por las estudiantes fue Yasmina 2.0 NextMove.

2.1. Fase de diseño 

Como ejemplo del diseño previo que las dos alumnas realizaron sobre el robot, se muestra el prototipo que entregaron. 

Antes de comenzar el montaje y programación se recuerdan los fundamentos básicos del software, los componentes y su funcionamiento, así como el análisis de los aspectos principales del entorno por donde el robot va a funcionar. Desde un primer momento se dejó libertad para que los estudiantes pensaran, idearan y fabricaran el prototipo de acuerdo a las características del proyecto. No dejan de ser piezas de LEGO, por lo que es muy intuitivo para los estudiantes y pueden aplicar los conocimientos adquiridos en tecnología en relación al diseño y programación.

En relación con el brick o controlador inteligente, los conocimientos que debe poseer el alumnado, previo al diseño y montaje, son las diferentes partes del controlador, las características de cada una de ellas como las baterías, la zona de conexión de los sensores y de los motores.  

El sensor de ultrasonidos es otro elemento principal del prototipo que se presenta, con él podemos gestionar los diferentes obstáculos con los que se puede encontrar. La ubicación del sensor de ultrasonido va a permitir sortear por encima objetos bajos, ya que fue calculada la altura óptima para que el objeto que no sea muy alto; de esta manera, el sensor de ultrasonido no lo detecta y el vehículo puede pasar por encima.  

Los motores y los neumáticos fueron dispuestos para garantizar la mayor estabilidad y potencia posible a la hora de sortear elementos del circuito. Un motor puede mover y girar las ruedas y el otro motor trasero permite dar un empuje adicional al prototipo.  

Otro aspecto importante es la calibración de los sensores y motores. Durante estas sesiones las estudiantes comprobarán el funcionamiento de los sensores, haciendo pruebas individual y colectivamente. También calcularán potencias y grados para afinar el comportamiento del vehículo. 

2.2. Fase de programación. 

Para realizar la programación del robot fue usado la IDE del mismo LEGO Mindstorm ev3. Aunque está descatalogado, se pudo programar las funcionalidades que se necesitaban. 

Este primer diagrama es una visión general del sistema entregado por las alumnas, separado en dos grandes sub-bloques, uno para que el prototipo pueda sortear los obstáculos rodeándolos y otro para aquellos elementos no muy altos se puedan sortear por encima.  

En el segundo esquema podemos ver el algoritmo que se encargará de gestionar el proceso de pasar un objeto por encima. El sensor de contacto detecta un objeto más bajo de lo normal y tras unos segundos aumenta la velocidad para pasar por encima.

Paso 3. Presentar el producto final. 

La presentación de productos finales de robótica es una motivación para las y los estudiantes en la cual desarrollan beneficios en los siguientes campos: 

• Desarrollo de habilidades de comunicación: El explicar su trabajo de manera clara y concisa fomenta el desarrollo de habilidades de comunicación oral, que son esenciales en casi todos los ámbitos de la vida. Además, ponen en juego la teoría llevándola a la práctica. 
• Confianza personal: Presentar frente a un grupo-clase ayuda a los estudiantes a superar el miedo escénico y a aumentar la confianza en sí mismos. A medida que practican y mejoran sus habilidades de presentación, pueden sentirse más seguros en situaciones similares en el futuro. 
• Demuestran dominio del contenido: Al demostrar un conocimiento sólido del tema, implica comprender a fondo los conceptos detrás de su prototipo de trabajo y ser capaz de explicarlos a los demás. 
• Feedback y aprendizaje: El resto de compañeros o docentes pueden proporcionar ideas de mejora, sobre el proyecto y la creatividad. 

Conclusión

Gracias a este proyecto de robótica el alumnado desarrollará un interés y unas cualidades que le ayudarán a tener una perspectiva más amplia de programación, matemática y física. Y, en este caso, favorece la presencia de las mujeres en el campo STEAM. 

Recursos materiales

• Kits de robots de LEGO. 
• Portátiles o tabletas. 
• Aplicación de LEGO para programar. 
• Espacio diáfano y amplio con mesas amplias. 
• Material escolar que sirva de obstáculos. 

Beneficios de su aplicación

Abordar el desafío de definir un objetivo, como el diseño de un robot, sin tener conocimiento de su prototipo, funciones u objetivos, se convierte en una fuente de motivación para los estudiantes. Además, y gracias a la implementación de una metodología que se activa en espacios diáfanos y que conecta mejor con las nuevas corrientes pedagógicas, se posibilita que las y los estudiantes adquieran diversas competencias que les serán útiles en su futura incorporación al mercado laboral.

El concepto de “Esto lo he hecho yo” contribuye significativamente a fomentar la motivación, la confianza y la autoestima entre los estudiantes.

Evaluación de la propuesta

La evaluación grupal ofrece herramientas muy positivas a la hora de poder entregar proyectos en un entorno colaborativo. Permite establecer roles y asignar responsabilidades a los miembros del grupo, pudiendo determinar mucho más fácil las fortalezas, debilidades, oportunidades y amenazas como si de un DAFO se tratara.

Propuestas de mejora

Se puede añadir un sensor de contacto en la parte inferior y detectar objetos bajos, con la idea de aumentar la potencia de los motores y poder sortear elementos como lápices o pequeñas libretas. 

Otro aspecto motivante para los y las alumnas es participar en concursos a nivel local o nacional relacionados con STEAM, para el o la docente esto ayudaría a mejorar la motivación del alumnado y una oportunidad de ser reconocidos por su trabajo y obtener visibilidad en su campo. Defender el proyecto, conocer otros participantes, otras metodologías, serán factores o elementos que les sirvan para mejorar sus cualidades. La propuesta de mejora va por intentar la interdisciplinaridad por encima de todo.  

Material de apoyo y/o ampliación

En el caso de faltar piezas de robótica, se puede optar por incorporar el diseño y fabricación en 3D, así introducimos la geometría y el diseño con la robótica.